钢套箱下沉施工组织设计

沙田赣江特大桥先桩后堰20#墩钢套箱下沉施工组织设计一、工程概况沙田赣江特大桥20#墩基础承台为圆端形。采用先桩后堰的施工方案，目前水位标高为11.8m，考虑到施工中不确定因素多，钢套箱设计按施工水位16m左右考虑。河床覆盖层以砂、砾为主，下伏强风化、弱风化泥质砂岩，该岩不透水，但岩质较软。二、施工方案根据桥址处的地质水文条件,通过综合技术经济分析，决定采用先桩后堰法施工。施工流程为：搭设钻孔平台→孔桩施工→搭设围堰拼装平台→底节钢套箱拼装→吊挂系统设置→底节钢套箱下水→接第二节钢套箱、下沉→接第三节钢套箱、下沉→封底混凝土施工。具体施工工艺如下：1、拼装平台搭设待孔桩施工完成后，拆除钻孔区的平台面系和承台范围内的钢管桩，留下平台吊装区的钢管桩。重新打设钢管桩，在钢管桩上设置牛腿，牛腿比现场施工水位高50cm处设置。在牛腿上搭设横垫梁2I22a，2I22a铺设在横垫梁上，放样出钢套箱刃脚中心线的位置，要求在搭设拼装平台时，2I22a大致落在钢套箱刃脚中心线位置上。为了方便拼装和焊接钢套箱，在拼装工作平台承重梁上可铺设部分木板，现场施工可根据实际情况调节。(具体见附图20#墩钢套箱墩拼装下沉)2、底节围堰拼装及下水。钢套箱按施工设计图纸在钢结构加工厂制造成单元，经检查验收合格后运输至墩位处，逐节进行预拼装，第一节整体预拼完成后，再锁定焊接。为了防止围堰侧翻，可用倒链内外固定在钢护筒和钢管桩上。8 在拼装好后，需全面仔细检查各焊缝有无气孔、夹碴、漏焊等处，并进行油密试验。确认焊接良好并不漏水后，填写钢套箱验收合格报告，作好下水的准备。底节钢套箱预拼装完成后锁定焊接时，同时可进行提升系统的施工。提升系统包括承重梁和扁担梁，利用钢管桩作为承重柱，在钢管桩上设置单层2I40a作为承重梁，在承重梁上设置200吨千斤顶。在千斤顶上设置扁担梁。精轧螺纹钢下部和钢套箱连接，上部和扁担梁固定。利用千斤顶对扁担梁的顶升和下落调整钢套箱的高度。底节钢套箱拼装完成后用提升系统吊住底节钢套箱吊点，提升钢套箱，观察一段时间，待稳定后拆除横垫梁和牛腿，缓慢下沉底节钢套箱。3、钢套箱接高在底节顶面定出一个测量基准面并确定中心点，以保证接钢围堰的顺直，并以此基准面和中心线为准进行结构尺寸的测量控制，然后由平台上汽车吊和浮吊吊装上节钢围堰单元体拼装接高。接高拼装由一台平台汽车吊和一台浮吊对称拼装，为确保第二节单元的稳定性，需要在底节内外壁板上各焊接一根18＃槽钢进行限位，每个单元均设置一组，露出长度按1.5米控制。吊装接高时，要随拼装，随调整，待全部点焊成型后，方可全面焊接。拼接施焊中，先焊环板，后焊内壁，再焊外壁，并按对称施焊要求进行。为保证内、外壁垂直焊透，以碳弧气刨使内外壁封底焊完全见白，然后内外壁焊缝再焊两遍。施焊内外壁焊缝时，需要预先搭设吊笼扶梯分层搭设脚手板，以便操作。4、钢套箱着床及下沉。钢套箱每接高一节立即均匀灌水下沉，预留一定的干弦高度，以便接高下一节时的对接施焊作业。当套箱刃脚尖距河床面50cm左右即停止灌水下沉，通过钢护筒上设置的限位装置和倒链系统调整，实现套箱的精确定位。钢围堰的着床定位是施工中重要而关键的工序，直接影响到围堰最终的定位质量。围堰着床前，用全站仪观测套箱顶上顺桥向的两个点，调整围堰的倾斜和偏位，直到两点的坐标与设计坐标基本相符为止，然后立即启动10台抽水机向10个隔仓同时注水，使围堰迅速下沉。5、吸泥下沉8 钢围堰在覆盖层中采用向隔仓注水、围堰内吸泥的方法使之下沉，用两台φ250mm的吸泥泵布置在围堰的中心附近同时对称吸泥，使钢围堰下沉速度的增加逐渐向刃脚方向转移，吸泥过程中由于吸泥机排水量大，要用10台水泵向围堰内补水，并在围堰内外壁之间连通装置，以保持围堰内外水位差，防止内外水头差过大而引起刃脚翻砂，围堰下沉过程中随时用全站仪监控围堰顶面的4个观测点，发现偏位，立即纠正，纠正主要采取以下三种方法：⑴调整隔仓水：用抽水机往钢围堰高的一侧隔仓内加水，把低的一侧隔仓内的水抽出，利用两侧重力不同，使钢围堰水平，但此法需要保证隔仓与隔仓之间、隔仓与隔仓外的水头差在允许范围内。⑵用吸泥机在钢围堰的刃脚处不均匀吸泥，利用钢围堰高低两侧下沉时所受阻力不同，实现围堰纠正。⑶采用隔仓中的隔仓砼进行调平。6、刃脚支垫及封堵刃脚下到标高后，下潜水员用2cm的钢板焊成楔形盒子支垫钢围堰刃脚，以确保钢围堰的稳定，为保证封底砼的可靠性，还需用袋装水泥封堵围堰内刃脚。7、清基钢围堰清基是为了使水下封底砼与基岩面结合紧密，避免出现夹砂层，防止透水现象发生。8、水下混凝土封底围堰下沉到位后，在围堰平台面上设水下封底混凝土施工平台，准备就绪后进行封底混凝土作业，分仓浇注，混凝土灌注采用垂直导管水下灌注，混凝土供应由陆地上拌合站供应。封底混凝土浇注面积大，且水位较深，为保证质量，采用多管两点同时灌注砼。混凝土的坍落度控制在20～22cm，掺加粉煤灰和高效缓凝剂，以提高混凝土的流动性，延长混凝土的初凝时间。为排出围堰内封底混凝土置换出的水量，采用在围堰侧板上部开口或用水泵抽水的方式。圆形钢套箱封底砼按平面尺寸3.14*10.628 和封底砼厚度2.5m计算，共需混凝土V=430m3。围堰内净面积170m2，每根导管作用半径为3m，共需要6根导管，受护筒分隔影响，考虑到构造需要，共布置9根导管。导管布置(见附图2封底砼导管布置图)。灌注时，布置9根导管,采用泵送砼灌注,则每个导管需灌注66m3，陆地上拌合站每小时生产量按60m3考虑,共需要8个小时,考虑到其它一些因素,按照12小时计算。9、双壁钢围堰的拆除承台、墩身完工后，向围堰内注水，使围堰内外水位相平，潜水员水下切割设备对双壁钢围堰进行分解切割，然后汽车吊和浮吊将割除部分吊起，用运输车运到指定处进行处理，以重复使用。四、组织安排1、劳力组织序号岗位名称人数职责一底节钢套箱拼装1负责人1组织、安排该工程的施工人员工作2技术1指导工作平台搭设、钢套箱拼装的工作3普工8调整、吊装4电焊工18换班焊接钢套箱构件(分昼夜两个班)5合计28二下水、定位、接高、下沉1负责人1组织、安排该工程的施工人员工作2技术1指导钢套箱下水、定位的工作3普工8卷扬机操作手、灌水、纠偏4电焊工18换班焊接钢套箱构件(分昼夜两个班)5合计22三封底1负责人1组织、安排该工程的施工人员工作2技术1指导混凝土的灌注工作3普工16导管安放、吊斗安装及灌注5合计188 2、材料设备组织主要设备材料表序号材料设备名称数量1横垫梁12组2牛腿根据施工现场定3限位装置20组4预埋件根据施工现场定5反力梁3组6倒链6个7吸泥机2台8水泵10台9封底混凝土导管9套10封底混凝土漏斗至少2套五、安全、质量保证措施1、吊装作业应严格按照吊装规程作业。2、钢护筒防失稳要求：用型钢把钢护筒串联联结起来，上下设置两道；第三节钢套箱拼装完成后，立即用型钢将钢护筒与未拆除的吊装平台相连，以保证钢护筒的稳定性。3、围堰的制作应外形尺寸准确、焊缝质量良好，密封不漏水；现场拼焊好应做水密试验。其制作误差可参照浮运钢沉井要求从严掌握。4、围堰拼装、下水、着床与下沉时，应在无雨无风的白天实施。5、底节围堰下水时应事先抛投河卵石或碎石将河床面大致整平。6、底节围堰入水着床时应精确定位，防止偏差过大；并力戒任由偏差超标寄希望于下沉时调整。7、水上接高拼装时，要对称拼装，并在底节内外壁板上设置防单元件失稳杆件。10、由于围堰第一次接高时，底节还没有下沉至河床稳定深度，为此，接高后应迅速使其下沉至稳定深度。切忌在下沉至稳定深度前，使围堰露出水面的高度过大，隔舱内的填充混凝土面或水面过高，致围堰重心偏大而发生意外。8 11、围堰在接高、灌水、填充混凝土及吸泥下沉时，应严格控制围堰内、外水头差，隔舱内混凝土面与水面差及河水面与围堰内水面之差在设计范围内；同时注意围堰顶露出水面高度在1.5m左右及洪汛期影响。10、围堰吸泥下沉时，应严格掌握吸泥时间和控制吸泥范围，同时及时向围堰内补水。吸泥宜先由中间吸出锅底坑而后向四周扩展；严防吸泥机头距刃脚太近，以免引起大翻砂致围堰发生过大倾斜与移位。11、围堰接高下沉时，应有足够的自重力，其沉降系数应大于或等于1.2；采用舱内灌水和填充混凝土增加自重下沉时应注意对称加载，严防围堰发生倾斜。12、围堰在接高下沉过程中，应通过测量严格控制其位置，并通过下沉适当调整其倾斜与平面偏差。13、双壁钢围堰下沉至设计标高后，其施工误差目前国内尚未统一标准要求，施工时可对比浮运钢沉井标准要求实施，就位后必须满足承台、墩身施工的空间要求。14、双壁钢围堰下沉至设计标高后，应及时进行清基。清基应清除干净基坑中浮泥与岩面上残存物。清洗刃脚斜面杂物与附着物，使刃脚斜面露出面积满足设计要求，以保证封底混凝土质量及围堰抽水后不渗水。15、封底混凝土的质量与厚度应保证围堰抽水后满足受力要求，同时没有渗水现象。其厚度确定时应考虑锅底坑及表面浮浆两个方面因素。16、封底混凝土水下填充时，应安放足够的导管并布置合理，且混凝土供应产量应足够；否则，宜分次填充。17、封底混凝土灌注过程中，要注意使围堰内外的水头差不大于1m。封底混凝土顶面标高应比承台底高出10—15cm，以利于抽水后凿除浮浆施工承台。8 附计算：一、提升系统的计算：1、拉杆的计算：Φ32精轧螺纹钢的容许拉力为[σ]=750Mpa，[P]=60t实际每根精轧螺纹钢的受力为：P=168/8=21t∴P<[P]拉杆满足受力条件。2、承重梁为2I50a参数为:W=1500CM3M=22t.mσ=M/2W=59Mpa<[σ]=170Mpa承重梁满足受力条件。3、扁担梁为2I40a参数为::W=1090CM3M=59.6Mpa<[σ]=170Mpa4、牛腿的受力检算:5、每个牛腿按18吨受力检算,共有14个牛腿I22A的参数:W=309CM3M=10t.mσ=M/2W=160Mpa<[σ]=170Mpa承重梁满足受力条件。考虑到I22的富余较小,在I22a的中间加两个加劲肋加强。6、每个提升系统的受力主要靠四根Φ529的钢管桩,每个提升系统受力越为42吨,钢管桩的受力按50吨检算,则每根受力P=12.5吨,实际每根钢管桩入土6m,沙土的[τ]=30Kpa[P]=0.5U[τ]L=180KN=18吨8 ∵P<[P]∴钢管桩满足受压条件。为了加强钢管桩的稳定性，将钢管桩和钢护筒用型钢连接起来以加强其稳定性。8